سیستم فرمان برقی یا eps :
فرمان الكتريكي از سه قسمت اساسي زير تشكيل شده است كه به سيستم فرمان مكانيكي (R&P) اضافه ميشود :
1 – سنسور گشتاور (Torque Sensor)
2 – موتور با جريان مستقيم DC (DC Brushless Motor)
3 – واحد كنترل الكترونيكي يا ECU (Electronic Control Unit)
سه قسمت ياد شده ميتوانند در يك محفظه (Housing) يا جداگانه قرارگيرند.
طرزكار:
سيستم EPS به اين صورت عمل ميكند كه ابتدا سنسورگشتاور وارده از غربيلك فرمان را حس نموده ،آن رابه صورت سيگنال يا سيگنال هايي به قسمت ميكروكنترلر(ESU) ارسال ميكند .
ميكروكنترلر علاوه بر اين سيگنال ، سيگنالي نيز از سرعت خودرو دريافت ميكند ،آنگاه اين دو را پردازش نموده ،
دستور العمل لازم را به قسمت موتور DC اعمال مينمايد تا به صورت كمكي (Assisted) سيستم فرمان مكانيكي را تحت تاثير قرار دهد.
بنابراين دستور العمل هاي ECU به موتور Brushless تابعي از خروجي سنسور و سرعت خودرو است
اين يعني سرعت در عملكرد EPS موثر بوده و اين به منظور ايمني بيشتر خودرو است .
يعني بيشترين عملكرد EPS در سرعتهاي پايين و كمترين عملكرد آن در سرعتهاي بالاي خودرو است .
محل نصب :EPS
فرمان الكتريكي در سه حالت مختلف متواند بر روي قسمت مكانيكي نصب شود.
الف)- نصب بر روي ستون (Column) فرمان :
در اين روش مجوعه سنسورها ، موتور DC و قسمت ECU بطور مجتمع در يك محفظه مستقر شده وبر روي ستون
فرمان(Steering- Column) نصب ميشود.
بنابراين عملكرد كمكي (Assisted) فرمان EPS به ستون فرمان اعمال ميگردد.
اين روش در خودروهاي كوچك ، مخصوصا خودروهاي درون شهري كه راحتي فرمان فاكتور مهمي به ويژه در
ترافيك هاي سنگين و پارك نمودن خودرو محسوب ميشود ، بكار ميرود.
ستون فرمان با موتور الكتريكي DC توسط دنده حلزوني (Worm Gear) درگير هستند .
ب)- نصب بر روي پينيون :
در اين روش نيز مجموعه سنسورها ، موتور DC و قسمت ECU بطور مجتمع در يك محفظه قرار گرفته ولي بر روي پينيون نصب ميشوند.
اين حالت براي خودروهاي نيمه سنگين مناسب بوده ، جايي كه راننده اين نوع خودروها در راحت ترين حالت ميتوانند خودرو را هدايت كنند.
ج)- نصب بر روي دنده شانه اي:
در اين روش هر سه قسمت EPS يعني سنسور ، موتور DC و ECU جدا از هم بر روي جعبه فرمان نصب ميشوند .
به اين صورت كه موتور DC و ECU بطور جدا از هم بر دنده شانه اي (Rack) قرار گرفته و سنسورها نيز روي پينيون مستقر ميشوند .
زيرا روي دنده شانه اي گشتاوري وجود ندارد كه سنسورها بتوانند آن را حس نمايند.
اين حالت براي خودروهاي سنگين مناسب است .
جايي كه نيروي زيادي بايد به دنده شانه اي اعمال شود.
بنا براين نيروي كمكي ( Assisted) بطور مستقيم از موتور DC به دنده شانه اي Rack)) وارد ميگردد.
سیستم فرمان برقی یا ( eps ) :
مزياي فرمان الكتريكي نسبت به فرمان هيدروليكي :
1 – حذف پمپ هيدروليك (pump) وچرخ ( pulley) .
2 – حذف شيرهاي كنترل(valve) و لوله هاي رابط .
3 – حذف تسمه ما بين پمپ هيدروليك وموتور اتومبيل (belt) .
4 – حذف جك هيدروليك (jack hydraulic) و روغن هيدروليك .
5 – وزن كم نسبت به هيدروليكي .
6 – تغييرات كمتردر قسمت مكانيكي فرمان هنگام طراحي فرمان الكتريكي نسبت به هيدروليك .
7 – عدم كمك (Assist) فرمان در هنگام عدم ورود گشتاور در فرمان الكتريكي ،زماني كه انحرافي درفرمان داده شود ،قسمت الكتريكي وارد عمل ميگردد.
8 – فرمان الكتريكي به صورت Fail Safe است.
چنانچه قسمت الكتريكي به دلايلي از كار افتد، قسمت مكانيكي فرمان ميتواند به كار ادامه دهد.
9 – مقداري انرژي مصرفي در فرمان الكتريكي ،حدود يك ششم انرژي مصرفي در فرمان هيدروليك است.
به مقدار85% در انرژي مصرفي از لحاظ فرمان الكتريكي نسبت به هيدروليك صرفه جويي ميشود.
10 – كاهش حجم واندازه نسبت به هيدروليك .
11 – مستقل بودن از موتورخودرو .
12 – كاهش قابل ملاحظه زمان مونتاژ .
13 – افزايش قابل ملاحظه عمر موثر نسبت به فرمان هيدروليك .
14 – قابليت ايمني بالا در شرايط بحراني .
15 – استفاده از يك نوع فرمان الكتريكي در چندين خودروي متفاوت،
يك نوع طراحي فرمان الكتريكي را درچندين خودروي مختلف مي توان بكار برد .
. به شرطي كه وزن اكسل جلوي خودروها و سيستم برق داخل آنها مشابه باشد.
اجزاء تشکیل دهنده سیستم فرمان برقی (EPS ) :
جعبه فرمان :
هنگامی که غربیلک فرمان به چرخش در می آید گشتاور فرستاده شده پینیون موجب می شود که شفت ورودی به چرخش در آید .
میل پیچشی که به شفت ورودی متصل است و پینیون می چرخند تا اینکه گشتاور و نیروی متقابل آن مساوی شوند .
سنسور گشتاور پیچش میل پیچشی را حس کرده و گشتاور به کار رفته در آن را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می کند .
موتور DC :
این موتورنیروی لازم برای پیچیدن فرمان را تهیه می کند و برای انتقال گشتاور تولیدی موتور به شفت اصلی از یک دنده مارپیچ استفاده می کند .
مکانیزم تقلیل :
این مکانیزم نیروی کمکی موتور برقی را به شفت پینیون انتقال می دهد .
این مکانیزم از یک حلقه دندانه دار که با شفت پینیون به حرکت در می آید و دنده پینیون که با شفت موتور یکی می شود ،تشکیل شده است .
نیروی کمکی موتور توسط مکانیزم تقلیل به شفت پینیون انتقال داده می شود و نیروی کمکی برای پیچیدن فرمان را فراهم می کند .
سنسور TORQUE :
این سنسور پیچش میل پیچشی را حس کرده و گشتاور به کار برده شده به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند .
کنترل یونیت فرمان برقی از این سیگنالها استفاده می کند و نیروی کمکی که موتور DC باید فراهم کند را محاسبه می کند .
کنترل یونیت EPS :
این کنترل یونیت سیگنالها رااز سنسورهای مختلف دریافت میکند وحالت جاری خودرو را تشخیص داده واندازه جریانی را
که باید در موتور DC بکاررفته شود راتعیین می کند.
اگر ECU درکارکرد سیستم خطایی پیدا کند یک چراغ خطر آن رابه راننده هشدارمی دهد.
ECUخطاهاراذخیره می کند و سیستم EPSاز مدار خارج میشود.
اما خودرو هنوز قابلیت هدایت معمولی را دارا می باشد.
چند نمونه از مدهای کارکرد سیستم EPS در محصولات شرکت جنرال موتور:
NORMAL MODE :
کمک کردن به فرمان در جهت های چپ وراست در پاسخ به ورودی ها وسرعت خودرو.
RETURN MODE:
کمک که برگشت فرمان بعد از اتمام یک چرخش و فیدبک از سنسور موقعیت فرمان برای OVER SHOOT نشدن سیستم EPS از موقعیت وسط.
DAMPER CONTROL MODE:
اصلاح نمودن حساسیت های جاده ومستهلک نمودن ضربه در سرعت های بالا.
PROTECTION MODE :
حفاظت از بخشهای الکتریکی در مقابل دمای زیاد وشدت جریان بالا .
(اگر فرمان یکباره دریک سمت رانده شود وهمچنین اگر در موقعیت قفل به مدت طولانی باقی بماند)
نکات قابل توجه در مورد این سیستم :
راندن ناگهانی فرمان به یک سمت موجب می شود مدول کنترل فرمان دستور دهد بالاترین مقدار جریان به موتور برسد
سپس اگر غربیلک فرمان در یک پریود زمانی طولانی در آن موقعیت نگه داشته شود سیستم وارد مد حفاظتی می شود.
(بنابراین موتور بیش از حد گرم نمی شود.)
دراین مد PSCM مدول کنترل فرمان پرقدرت ،اندازه جریان ارسالی به موتور را محدود می کند
و از کمک کردن به فرمان کم می کند.
فرمان سفت تر می شود.
اگردمای سیستم بالا رود و مد حفاظت بار اضافی فعال شود:
یک کد خطای ( DTC C0176 = خطای دمای بالای سیستم ) در حافظه قرار میگیرد.
همچنین در برخی مدلها ممکن است خطای ( DTC C0476 عملکرد/ارزیابی مدار موتور فرمان برقی قرار گیرد.
این ( DTC ) ها نشان دهنده نرمال بودن کارکردر(PSCM سفت شدن فرمان ) برای جلو گیری از آسیب حرارتی به قسمتهای سیستم فرمان است .
به هر حال راننده درمورد نچرخانیدن و نگه داشتن غربیلک فرمان درهردوسمت وبه مدت طولانی ،
نیاز به آموزش دارد.
اگر یک سنسور در قسمتهای دیگرEPS خراب شود سیستم خود عیب یاب باید خطاها رانشان داده و با روشن کردن یک چراغ اخطار راننده رامطلع کرده وEPS را از مدار خارج کند.
دراین مواقع فرمان سفت شده ونیروی زیادی برای فرمان دادن نیاز می باشد.
تعویض قطعات برای فرمان پرقدرت برقی
موتور برقی می تواند در دو محل قرار گیرد :
دریک مدل از EPS موتور برقی روی ستون فرمان مونتاژشده موتور ومدول کنترل هر دو از قسمتهای مونتاژ شده میل فرمان هستند.
معمولا به عنوان یک واحد در هنگام بروز مشکل تعویض می گردند .
درمدلهای دیگر (برای مثال تویوتا) موتور برقی می تواند به تنهایی تعویض شود.
در مدل دیگر روی پایه ستون فرمان ویا بطور کامل روی چرخ دنده های فرمان قرار می گیرد (مانند هوندا).
در مدل GM موتور به تنهایی سرویس یا مونتاژ میشود وحال انکه در نوع هوندا در صورت خرابی موتور، نیاز به تعویض جعبه فرمان می باشد.
تعویض ستون فرمان می تواند گران تمام شود.
بنابراین عیب یابی صحیح برای جلوگیری از تعویض قطعات غیرضروری لازم می باشد.
